JPH11312731A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

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JPH11312731A
JPH11312731A JP10120732A JP12073298A JPH11312731A JP H11312731 A JPH11312731 A JP H11312731A JP 10120732 A JP10120732 A JP 10120732A JP 12073298 A JP12073298 A JP 12073298A JP H11312731 A JPH11312731 A JP H11312731A
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JP
Japan
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oxide film
film
element isolation
silicon substrate
selective oxide
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JP10120732A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Takimoto
一浩 滝本
Hidenori Shibata
英紀 柴田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make feasible the reduction of the yield decline due to the white blemishes, etc., of photodiodes in a complementary metal oxide semiconductor(CMOS) sensor made of a CMOS logic part and the cell part of a photodiode mix-loaded on the same substrate. SOLUTION: Field oxide films 16 are formed on element isolating regions of a CMOS logic part 12, e.g. on an N-type silicon substrate 11 by conventional selective oxidation from conventional technology. Moreover, partial field oxide films 17 thinner than the field oxide films 16 of the CMOS logic part 12 are formed by oxidizing the polycrystalline sicicon films, only used for the selective oxidation on the element separating region of the cell part 13 of photodiode. Through these procedures, the residual stress imposed on the edge parts of the partial field oxide films 17 is reduced so as to erect a structure for avoiding transitional defects.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置およ
びその製造方法に関するもので、特に、CMOS(Comp
lementary Metal Oxide Semiconductor )ロジック部と
フォトダイオードのセル部とを同一基板上に混載してな
るCMOSセンサに用いられるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a CMOS (Compound Device).
lementary Metal Oxide Semiconductor) This is used for a CMOS sensor in which a logic part and a cell part of a photodiode are mounted on the same substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体装置における素子分離の方
法としては、選択酸化法(LOCOS(LOCal Oxidatio
n of Silicon))が一般によく知られている。これは、
素子領域を窒化(Si34 )膜で覆った状態で、多結
晶シリコン膜やシリコン基板を酸化させることにより、
素子分離領域にフィールド酸化膜(選択酸化膜)を形成
するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of element isolation in a semiconductor device, a selective oxidation method (LOCOS (LOCal Oxidatio
n of Silicon)) is generally well known. this is,
By oxidizing a polycrystalline silicon film or a silicon substrate while the element region is covered with a nitride (Si 3 N 4 ) film,
A field oxide film (selective oxide film) is formed in the element isolation region.

【0003】しかしながら、上記した選択酸化法の場
合、フィールド酸化膜のエッジ部分に窒化膜の応力によ
る転位欠陥などを発生させやすく、特に、残留応力によ
り後のデバイス形成時に結晶欠陥を誘発しやすくなると
いう問題があった。
However, in the case of the above-described selective oxidation method, dislocation defects or the like due to the stress of the nitride film are easily generated at the edge portion of the field oxide film, and in particular, crystal defects are likely to be induced during the subsequent device formation due to residual stress. There was a problem.

【0004】図3は、従来の選択酸化法による素子分離
の一例を、CMOSセンサを例に示すものである。たと
えば、N型シリコン基板101の表面部には、CMOS
ロジック部のPチャンネルMOSトランジスタの形成領
域を除く、NチャンネルMOSトランジスタの形成領域
およびフォトダイオードのセル部にそれぞれ対応して、
P型ウェル領域102,103が形成されている。
FIG. 3 shows an example of element isolation by a conventional selective oxidation method using a CMOS sensor as an example. For example, on the surface of the N-type silicon substrate 101, a CMOS
Except for the formation region of the P-channel MOS transistor in the logic portion, the formation region of the N-channel MOS transistor and the cell portion of the photodiode correspond to
P-type well regions 102 and 103 are formed.

【0005】また、上記P型ウェル領域102,103
との界面にそれぞれ対応する、上記N型シリコン基板1
01の表面部にはフィールド酸化膜104が設けられて
いる。各フィールド酸化膜104の直下には、それぞ
れ、チャンネルストッパ層105が設けられている。
The P-type well regions 102, 103
N-type silicon substrate 1 corresponding to the interface with
01 is provided with a field oxide film 104 on the surface thereof. Immediately below each field oxide film 104, a channel stopper layer 105 is provided.

【0006】上記CMOSロジック部のNチャンネルM
OSトランジスタの形成領域においては、上記P型ウェ
ル領域102の表面上に、ゲート酸化膜102aを介し
て、多結晶シリコンまたはWSi(タングステンシリサ
イド)からなるゲート電極102bが設けられている。
そして、このゲート電極102bをマスクに、上記P型
ウェル領域102の表面部にソース/ドレインとなるN
+ 型の不純物拡散層102c,102cがそれぞれ形成
されている。
The N channel M of the CMOS logic section
In the formation region of the OS transistor, a gate electrode 102b made of polycrystalline silicon or WSi (tungsten silicide) is provided on the surface of the P-type well region 102 via a gate oxide film 102a.
Then, using the gate electrode 102b as a mask, the N-type source / drain is formed on the surface of the P-type well region 102.
+ Type impurity diffusion layers 102c, 102c are formed respectively.

【0007】また、上記CMOSロジック部のPチャン
ネルMOSトランジスタの形成領域においては、上記N
型シリコン基板101の表面上に、ゲート酸化膜101
aを介して、多結晶シリコンまたはWSiからなるゲー
ト電極101bが設けられている。そして、このゲート
電極101bをマスクに、上記N型シリコン基板101
の表面部にソース/ドレインとなるP+ 型の不純物拡散
層101c,101cがそれぞれ形成されている。
In the region where the P-channel MOS transistor of the CMOS logic section is formed, the N
A gate oxide film 101 is formed on the surface of
A gate electrode 101b made of polycrystalline silicon or WSi is provided via a. Then, using the gate electrode 101b as a mask, the N-type silicon substrate 101 is used.
P + -type impurity diffusion layers 101c, 101c serving as a source / drain are formed on the surface of the substrate.

【0008】一方、上記セル部においては、上記P型ウ
ェル領域103の表面上に、ゲート酸化膜103aを介
して、多結晶シリコンまたはWSiからなるゲート電極
103bが設けられている。そして、このゲート電極1
03bをマスクに、上記P型ウェル領域103の表面部
にドレインとなるN+ 型の不純物拡散層103cおよび
フォトダイオードのN層103dがそれぞれ形成されて
いる。
On the other hand, in the cell portion, a gate electrode 103b made of polycrystalline silicon or WSi is provided on the surface of the P-type well region 103 via a gate oxide film 103a. And this gate electrode 1
Using the mask 03b as a mask, an N + -type impurity diffusion layer 103c serving as a drain and an N-layer 103d of a photodiode are formed on the surface of the P-type well region 103, respectively.

【0009】さて、このような構成のCMOSセンサで
は、上述したように、フィールド酸化膜104のエッジ
部分で、フィールド酸化膜104の形成に用いられる窒
化膜の応力による転位欠陥などが発生しやすい。特に、
残留応力によって後のフォトダイオードのセル部の形成
時に結晶欠陥を誘発した場合には、デバイス特性を著し
く損う結果となる。
In the CMOS sensor having such a configuration, as described above, dislocation defects or the like due to the stress of the nitride film used for forming the field oxide film 104 are likely to occur at the edge of the field oxide film 104. Especially,
If the residual stress induces a crystal defect at the time of forming the cell portion of the photodiode later, the device characteristics are significantly impaired.

【0010】なお、このような問題を解決する方法とし
て、たとえば図4に示すように、CVD(Chemical Vap
our Deposition)法により堆積させた酸化膜をドライエ
ッチング法などによりエッチングして、フィールド酸化
膜204を形成する、いわゆるフィールドCVD法があ
る。
As a method for solving such a problem, for example, as shown in FIG.
There is a so-called field CVD method in which an oxide film deposited by our deposition method is etched by a dry etching method or the like to form a field oxide film 204.

【0011】しかしながら、このフィールドCVD法の
場合、工程が複雑で、酸化膜のエッチング時のレートや
エッチング角度の制御が難しく、しかも、エッチング時
のN型シリコン基板101の表面部へのダメージが大き
な問題となっていた。
However, in the case of this field CVD method, the process is complicated, it is difficult to control the etching rate and the etching angle of the oxide film, and moreover, the etching damages the surface of the N-type silicon substrate 101 greatly. Had been a problem.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、選択酸化法の場合、フィールドCVD法の
場合のような、工程が複雑で、制御が難しく、シリコン
基板へのダメージといった問題はないものの、残留応力
によってフォトダイオードのセル部の形成時に結晶欠陥
を誘発しやすく、デバイス特性を著しく損うという問題
があった。
As described above, conventionally, in the case of the selective oxidation method, as in the case of the field CVD method, the steps are complicated, the control is difficult, and the problems such as damage to the silicon substrate are not solved. However, there has been a problem that residual stress tends to induce crystal defects during the formation of the cell portion of the photodiode, thereby significantly deteriorating device characteristics.

【0013】そこで、この発明は、選択酸化膜の端部で
の転位欠陥の発生を抑制でき、デバイス特性を向上する
ことが可能な半導体装置およびその製造方法を提供する
ことを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of suppressing generation of dislocation defects at an end of a selective oxide film and improving device characteristics, and a method of manufacturing the same.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の半導体装置にあっては、シリコン基板
と、このシリコン基板の表面部に選択的に設けられた、
第一の膜厚を有する素子分離用の第一の選択酸化膜と、
前記シリコン基板の表面上に選択的に設けられた、前記
第一の選択酸化膜よりも薄い、第二の膜厚を有する素子
分離用の第二の選択酸化膜とから構成されている。
In order to achieve the above object, in a semiconductor device according to the present invention, a silicon substrate and a silicon substrate selectively provided on a surface portion of the silicon substrate are provided.
A first selective oxide film for element isolation having a first thickness,
A second selective oxide film for element isolation, which is selectively provided on the surface of the silicon substrate and has a second thickness, which is thinner than the first selective oxide film.

【0015】また、この発明の半導体装置にあっては、
シリコン基板上にロジック部とセル部とを混載してなる
ものにおいて、前記ロジック部の素子分離に用いられ、
第一の膜厚を有する素子分離用の第一の選択酸化膜と、
前記セル部の素子分離に用いられ、前記第一の選択酸化
膜よりも薄い、第二の膜厚を有する素子分離用の第二の
選択酸化膜とから構成されている。
Further, in the semiconductor device of the present invention,
In the case where a logic part and a cell part are mixedly mounted on a silicon substrate, the logic part and the cell part are used for element isolation of the logic part,
A first selective oxide film for element isolation having a first thickness,
A second selective oxide film for device isolation having a second thickness, which is used for element isolation of the cell portion and is thinner than the first selective oxide film.

【0016】さらに、この発明の半導体装置の製造方法
にあっては、シリコン基板上に熱酸化膜を形成する工程
と、前記熱酸化膜上に多結晶シリコン膜を形成する工程
と、前記シリコン基板上に形成されるロジック部および
セル部のうち、前記多結晶シリコン膜上の、前記ロジッ
ク部の形成領域にのみ部分的に厚く窒化膜を形成する工
程と、前記ロジック部の素子分離領域に対応する前記窒
化膜を選択的に除去する工程と、前記ロジック部の素子
分離領域に対応する、前記多結晶シリコン膜を露出させ
た状態で選択酸化を行う工程と、前記セル部の素子分離
領域に対応する前記窒化膜を選択的に除去し、前記多結
晶シリコン膜を露出させる工程と、前記セル部の素子分
離領域に対応する、前記多結晶シリコン膜のみを酸化さ
せる条件にて選択酸化を行って、前記ロジック部の素子
分離領域に第一の膜厚を有する第一の選択酸化膜を、ま
た、前記セル部の素子分離領域に、前記第一の選択酸化
膜よりも薄い、第二の膜厚を有する第二の選択酸化膜を
形成する工程とからなっている。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming a thermal oxide film on a silicon substrate; a step of forming a polycrystalline silicon film on the thermal oxide film; Forming a nitride film only partially on the polycrystalline silicon film only in the region where the logic portion is to be formed, of the logic portion and the cell portion formed thereon; Selectively removing the nitride film, performing selective oxidation while exposing the polycrystalline silicon film corresponding to the device isolation region of the logic portion, and removing the nitride film in the device isolation region of the cell portion. Selectively removing the corresponding nitride film and exposing the polycrystalline silicon film, and selecting under conditions that only the polycrystalline silicon film corresponding to the element isolation region of the cell portion is oxidized. The first selective oxide film having a first thickness in the element isolation region of the logic portion, and thinner than the first selective oxide film in the element isolation region of the cell portion, Forming a second selective oxide film having a second thickness.

【0017】この発明の半導体装置およびその製造方法
によれば、シリコン基板の表面上に第一の選択酸化膜よ
りも薄い、第二の膜厚を有する第二の選択酸化膜を選択
的に形成できるようになる。これにより、第二の選択酸
化膜の端部にかかる残留応力を緩和することが可能とな
るものである。
According to the semiconductor device and the method of manufacturing the same of the present invention, a second selective oxide film having a second thickness smaller than the first selective oxide film is selectively formed on the surface of the silicon substrate. become able to. Thereby, it is possible to reduce the residual stress applied to the end of the second selective oxide film.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施の
一形態にかかる、CMOSセンサの概略構成を示すもの
である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a CMOS sensor according to an embodiment of the present invention.

【0019】たとえば、N型シリコン基板11の表面部
には、CMOSロジック部12のPチャンネルMOSト
ランジスタの形成領域12aを除く、NチャンネルMO
Sトランジスタの形成領域12b、および、フォトダイ
オードのセル部13にそれぞれ対応して、P型ウェル領
域14,15が形成されている。
For example, on the surface of the N-type silicon substrate 11, an N-channel MOS transistor except for a P-channel MOS transistor forming region 12a of the CMOS logic portion 12 is provided.
P-type well regions 14 and 15 are formed corresponding to the S transistor formation region 12b and the photodiode cell portion 13, respectively.

【0020】そして、上記P型ウェル領域14との界面
に対応する、上記N型シリコン基板11の表面部には、
それぞれ、選択酸化法(LOCOS法)によるA−Co
planarIII 構造のフィールド酸化膜(第一の選択
酸化膜)16が設けられている。
The surface of the N-type silicon substrate 11 corresponding to the interface with the P-type well region 14 has
A-Co by selective oxidation method (LOCOS method)
A field oxide film (first selective oxide film) 16 having a planar III structure is provided.

【0021】また、上記P型ウェル領域15との界面に
対応する、上記N型シリコン基板11の表面上には、そ
れぞれ、上記フィールド酸化膜16の形成に用いられる
多結晶シリコン膜のみを酸化してなる構造の、部分フィ
ールド酸化膜(第二の選択酸化膜)17が設けられてい
る。
On the surface of the N-type silicon substrate 11 corresponding to the interface with the P-type well region 15, only the polycrystalline silicon film used for forming the field oxide film 16 is oxidized. A partial field oxide film (second selective oxide film) 17 having the above structure is provided.

【0022】上記フィールド酸化膜16および上記部分
フィールド酸化膜17の直下には、それぞれ、チャンネ
ルストッパ層18が設けられている。上記CMOSロジ
ック部12の、上記PチャンネルMOSトランジスタの
形成領域12aにおいては、上記N型シリコン基板11
の表面上に、ゲート酸化膜11aを介して、多結晶シリ
コンまたはWSi(タングステンシリサイド)からなる
ゲート電極11bが設けられている。そして、このゲー
ト電極11bをマスクに、上記N型シリコン基板11の
表面部にソース/ドレインとなるP+ 型の不純物拡散層
11c,11cがそれぞれ形成されている。
A channel stopper layer 18 is provided directly below the field oxide film 16 and the partial field oxide film 17, respectively. In the formation region 12a of the P-channel MOS transistor of the CMOS logic portion 12, the N-type silicon substrate 11
Is provided with a gate electrode 11b made of polycrystalline silicon or WSi (tungsten silicide) via a gate oxide film 11a. Using the gate electrode 11b as a mask, P + -type impurity diffusion layers 11c, 11c serving as a source / drain are formed on the surface of the N-type silicon substrate 11, respectively.

【0023】また、上記CMOSロジック部12の、上
記NチャンネルMOSトランジスタの形成領域12bに
おいては、上記P型ウェル領域14の表面上に、ゲート
酸化膜14aを介して、多結晶シリコンまたはWSiか
らなるゲート電極14bが設けられている。そして、こ
のゲート電極14bをマスクに、上記P型ウェル領域1
4の表面部にソース/ドレインとなるN+ 型の不純物拡
散層14c,14cがそれぞれ形成されている。
In the formation region 12b of the N-channel MOS transistor of the CMOS logic section 12, on the surface of the P-type well region 14, a polysilicon or WSi is formed via a gate oxide film 14a. A gate electrode 14b is provided. Then, using the gate electrode 14b as a mask, the P-type well region 1 is formed.
N + -type impurity diffusion layers 14c, 14c serving as a source / drain are formed on the surface of the substrate 4, respectively.

【0024】一方、上記セル部13においては、上記P
型ウェル領域15の表面上に、ゲート酸化膜15aを介
して、多結晶シリコンまたはWSiからなるゲート電極
15bが設けられている。そして、このゲート電極15
bをマスクに、上記P型ウェル領域15の表面部にドレ
インとなるN+ 型の不純物拡散層15cおよびフォトダ
イオードのN層15dがそれぞれ形成されている。
On the other hand, in the cell section 13, the P
On the surface of the mold well region 15, a gate electrode 15b made of polycrystalline silicon or WSi is provided via a gate oxide film 15a. And, this gate electrode 15
Using b as a mask, an N + -type impurity diffusion layer 15c serving as a drain and an N-layer 15d of a photodiode are formed on the surface of the P-type well region 15 respectively.

【0025】このような構成のCMOSセンサによれ
ば、少なくとも、部分フィールド酸化膜17のエッジ部
分での転位欠陥の発生を抑制できるようになる。これに
より、フォトダイオードのN層15dの形成時に結晶欠
陥の誘発を防いで、白傷などによる歩留まりの低下を減
少できるようになるものである。
According to the CMOS sensor having such a configuration, at least the occurrence of dislocation defects at the edge of the partial field oxide film 17 can be suppressed. This prevents crystal defects from being induced during the formation of the N layer 15d of the photodiode, thereby reducing a decrease in yield due to white scratches or the like.

【0026】次に、上記した構成のCMOSセンサの製
造プロセスについて簡単に説明する。図2は、上記した
CMOSセンサにおける、CMOSロジック部12およ
びフォトダイオードのセル部13での素子分離の方法を
概略的に示すものである。
Next, a brief description will be given of a manufacturing process of the CMOS sensor having the above configuration. FIG. 2 schematically shows a method of element isolation in the CMOS logic section 12 and the photodiode cell section 13 in the CMOS sensor described above.

【0027】まず、たとえば同図(a)に示すように、
N型シリコン基板11の表面を酸化させて、全面に、熱
酸化膜21を形成する。そして、この熱酸化膜21を介
して、上記N型シリコン基板11の表面部に選択的に上
記P型ウェル領域14,15となる拡散領域(図示して
いない)を形成した後、上記熱酸化膜21上に多結晶シ
リコン膜22を堆積させる。
First, for example, as shown in FIG.
The surface of the N-type silicon substrate 11 is oxidized to form a thermal oxide film 21 on the entire surface. Then, diffusion regions (not shown) to be the P-type well regions 14 and 15 are selectively formed on the surface of the N-type silicon substrate 11 via the thermal oxide film 21 and then the thermal oxidation is performed. A polycrystalline silicon film 22 is deposited on the film 21.

【0028】また、上記多結晶シリコン膜22上にSi
34 膜23を堆積した後、そのSi34 膜23をP
EP(Photo Engraving Process )およびRIE(Reac
tiveIon Etching)法によりパターニングして、上記C
MOSロジック部12にのみ残存させる。
Further, Si is formed on the polycrystalline silicon film 22.
After depositing the 3 N 4 film 23, the Si 3 N 4 film 23 is
EP (Photo Engraving Process) and RIE (Reac
tiveIon Etching) patterning and the above C
Only the MOS logic unit 12 is left.

【0029】さらに、上記Si34 膜23上を含ん
で、上記多結晶シリコン膜22上にSi34 膜24を
堆積させ、上記ロジック部12の形成領域にのみ部分的
に厚く(上記セル部13の形成領域にのみ部分的に薄
く)、Si34 膜23,24を形成する。
Furthermore, comprise upper above the Si 3 N 4 film 23, the on the polycrystalline silicon film 22 is deposited the Si 3 N 4 film 24, thickened only partially in the formation region of the logic unit 12 (the The Si 3 N 4 films 23 and 24 are formed only partially in the region where the cell portion 13 is to be formed).

【0030】次いで、たとえば同図(b)に示すよう
に、レジスト膜25をフォトマスクに、RIE法によ
り、上記フィールド酸化膜16の形成部(ロジック部の
素子分離領域)に対応する、上記Si34 膜23,2
4を選択的に除去する。
Then, for example, as shown in FIG. 2B, the resist film 25 is used as a photomask, and the Si film corresponding to the formation portion of the field oxide film 16 (element isolation region of the logic portion) is formed by RIE. 3 N 4 film 23,2
4 is selectively removed.

【0031】そして、上記Si34 膜23,24が除
去された、上記N型シリコン基板11の表面部にN型不
純物をイオン注入することにより、チャンネルストッパ
層18を形成する。
Then, the channel stopper layer 18 is formed by ion-implanting N-type impurities into the surface of the N-type silicon substrate 11 from which the Si 3 N 4 films 23 and 24 have been removed.

【0032】次いで、たとえば同図(c)に示すよう
に、上記レジスト膜25を除去した後、所定の条件にて
選択酸化を行って、上記N型シリコン基板11および上
記多結晶シリコン膜22を酸化させることにより、上記
ロジック部12の素子分離領域に選択酸化膜16aを成
長させる。
Next, as shown in FIG. 3C, after removing the resist film 25, selective oxidation is performed under predetermined conditions to remove the N-type silicon substrate 11 and the polycrystalline silicon film 22. By oxidizing, a selective oxide film 16a is grown in the element isolation region of the logic section 12.

【0033】次いで、たとえば同図(d)に示すよう
に、レジスト膜26をフォトマスクに、RIE法によ
り、上記部分フィールド酸化膜17の形成部(セル部の
素子分離領域)に対応する、上記Si34 膜24を選
択的に除去する。
Next, as shown in FIG. 3D, the resist film 26 is used as a photomask, and the above-mentioned portion corresponding to the formation portion (element isolation region of the cell portion) of the partial field oxide film 17 is formed by RIE. The Si 3 N 4 film 24 is selectively removed.

【0034】そして、上記Si34 膜24が除去され
た、上記N型シリコン基板11の表面部にN型不純物を
イオン注入することにより、チャンネルストッパ層18
を形成する。
Then, N-type impurities are ion-implanted into the surface of the N-type silicon substrate 11 from which the Si 3 N 4 film 24 has been removed, thereby forming the channel stopper layer 18.
To form

【0035】次いで、たとえば同図(e)に示すよう
に、上記レジスト膜26を除去した後、上記多結晶シリ
コン膜22のみを酸化させる条件にて選択酸化を行っ
て、上記セル部13の素子分離領域に上記部分フィール
ド酸化膜17を形成する。
Next, as shown in FIG. 2E, after removing the resist film 26, selective oxidation is performed under the condition that only the polycrystalline silicon film 22 is oxidized, and the element of the cell portion 13 is removed. The partial field oxide film 17 is formed in the isolation region.

【0036】この場合、上記多結晶シリコン膜22のみ
を酸化させる条件とは、たとえば、酸化雰囲気中でのガ
ス流量、酸化時間、または、酸化温度など、酸化レート
を制御することによって調整される。
In this case, the conditions for oxidizing only the polycrystalline silicon film 22 are adjusted by controlling an oxidation rate such as a gas flow rate in an oxidizing atmosphere, an oxidation time, or an oxidation temperature.

【0037】また、その際、部分フィールド酸化膜17
の形成にともなって上記選択酸化膜16aも成長し、上
記ロジック部12の素子分離領域に、上記フィールド酸
化膜16が形成される。
At this time, the partial field oxide film 17
The selective oxide film 16a also grows with the formation of the field oxide film 16a, and the field oxide film 16 is formed in the element isolation region of the logic portion 12.

【0038】次いで、たとえば同図(f)に示すよう
に、上記Si34 膜23,24と、上記フィールド酸
化膜16および上記部分フィールド酸化膜17の形成に
利用されなかった多結晶シリコン膜22とを、CDE
(Chemical Dry Etching)法などにより剥離する。
Next, as shown in FIG. 2F, for example, the Si 3 N 4 films 23 and 24 and the polycrystalline silicon film not used for forming the field oxide films 16 and the partial field oxide films 17 are formed. 22 and CDE
(Chemical Dry Etching) method.

【0039】そして、上記熱酸化膜21を除去した後、
上記した、PチャンネルMOSトランジスタ、Nチャン
ネルMOSシランジスタ、および、フォトダイオードの
形成を行って、図1に示した構成のCMOSセンサが完
成される。
After removing the thermal oxide film 21,
By forming the P-channel MOS transistor, the N-channel MOS silane transistor, and the photodiode as described above, the CMOS sensor having the configuration shown in FIG. 1 is completed.

【0040】上記したように、シリコン基板の表面上
に、フィールド酸化膜よりも薄い、部分フィールド酸化
膜を選択的に形成できるようにしている。すなわち、フ
ォトダイオードのセル部の素子分離に用いられるフィー
ルド酸化膜を、フィールド酸化膜の形成に用いる多結晶
シリコン膜のみを酸化させることにより、CMOSロジ
ック部の素子分離に用いられるフィールド酸化膜よりも
薄く形成するようにしている。これにより、セル部の素
子分離に用いられるフィールド酸化膜のエッジ部分にか
かる残留応力を緩和することが可能となり、転位欠陥の
発生を抑制できるようになる。
As described above, the partial field oxide film thinner than the field oxide film can be selectively formed on the surface of the silicon substrate. In other words, by oxidizing only the polycrystalline silicon film used for forming the field oxide film in the field oxide film used for element isolation in the photodiode cell unit, the field oxide film used for element isolation in the CMOS logic unit is smaller than the field oxide film used for element isolation in the CMOS logic unit. It is made to be thin. As a result, it is possible to reduce the residual stress applied to the edge portion of the field oxide film used for element isolation in the cell portion, and it is possible to suppress the occurrence of dislocation defects.

【0041】しかも、セル部の形成領域にのみ部分的に
薄くSi34 膜を形成するようにしているため、フィ
ールド酸化膜のエッジ部分でのSi34 膜の応力を低
減できるようになる。
Moreover, since the thin Si 3 N 4 film is formed only in the region where the cell portion is formed, the stress of the Si 3 N 4 film at the edge of the field oxide film can be reduced. Become.

【0042】したがって、フォトダイオードの形成時
に、フィールド酸化膜のエッジ部分での結晶欠陥の誘発
を防いで、白傷などによる歩留まりの低下を減少できる
ようになる結果、デバイス特性を向上することが可能と
なるものである。
Accordingly, it is possible to prevent the occurrence of crystal defects at the edge portion of the field oxide film during the formation of the photodiode and to reduce the decrease in yield due to white flaws and the like, thereby improving the device characteristics. It is what becomes.

【0043】また、セル部の動作電圧が高い場合には、
多結晶シリコン膜の膜厚を調整することにより容易に耐
圧を稼ぐことが可能であり、プロセス上においても優位
である。
When the operating voltage of the cell section is high,
By adjusting the thickness of the polycrystalline silicon film, the withstand voltage can be easily obtained, which is advantageous in the process.

【0044】なお、上記した実施の一形態においては、
CMOSセンサを例に説明したが、これに限らず、たと
えばCCD(Charge Coupled Device )などの固体撮像
素子に適用することも可能である。その他、この発明の
要旨を変えない範囲において、種々変形実施可能なこと
は勿論である。
In the above-described embodiment,
Although a CMOS sensor has been described as an example, the present invention is not limited to this, and may be applied to a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device). Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、選択酸化膜の端部での転位欠陥の発生を抑制でき、
デバイス特性を向上することが可能な半導体装置および
その製造方法を提供できる。
As described above, according to the present invention, the occurrence of dislocation defects at the end of the selective oxide film can be suppressed,
A semiconductor device capable of improving device characteristics and a method for manufacturing the same can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施の一形態にかかる、CMOSセ
ンサの構成を概略的に示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a configuration of a CMOS sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】同じく、かかるCMOSセンサにおける、素子
分離の方法を説明するために示す概略断面図。
FIG. 2 is also a schematic cross-sectional view for explaining a method of element isolation in the CMOS sensor.

【図3】従来技術とその問題点を説明するために示す、
CMOSセンサの概略断面図。
FIG. 3 is shown to explain the prior art and its problems;
FIG. 2 is a schematic sectional view of a CMOS sensor.

【図4】同じく、従来のCMOSセンサの他の構成例を
示す概略断面図。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing another example of the configuration of the conventional CMOS sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…N型シリコン基板 11a…ゲート酸化膜 11b…ゲート電極 11c…P+ 型の不純物拡散層 12…CMOSロジック部 12a…PチャンネルMOSトランジスタの形成領域 12b…NチャンネルMOSトランジスタの形成領域 13…フォトダイオードのセル部 14…P型ウェル領域 14a…ゲート酸化膜 14b…ゲート電極 14c…N+ 型の不純物拡散層 15…P型ウェル領域 15a…ゲート酸化膜 15b…ゲート電極 15c…N+ 型の不純物拡散層 15d…フォトダイオードのN層 16…フィールド酸化膜 16a…選択酸化膜 17…部分フィールド酸化膜 18…チャンネルストッパ層 21…熱酸化膜 22…多結晶シリコン膜 23,24…Si34 膜 25,26…レジスト膜DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... N-type silicon substrate 11a ... Gate oxide film 11b ... Gate electrode 11c ... P + type impurity diffusion layer 12 ... CMOS logic part 12a ... P-channel MOS transistor formation area 12b ... N-channel MOS transistor formation area 13 ... Photo cell portion 14 ... P-type well region 14a ... gate oxide film 14b ... gate electrode 14c ... N + -type impurity diffusion layer 15 ... P-type well region 15a ... gate oxide film 15b ... gate electrode 15c of the diode ... N + -type impurity Diffusion layer 15d N-layer of photodiode 16 Field oxide film 16a Selective oxide film 17 Partial field oxide film 18 Channel stopper layer 21 Thermal oxide film 22 Polycrystalline silicon film 23, 24 Si 3 N 4 film 25, 26 ... resist film

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板と、 このシリコン基板の表面部に選択的に設けられた、第一
の膜厚を有する素子分離用の第一の選択酸化膜と、 前記シリコン基板の表面上に選択的に設けられた、前記
第一の選択酸化膜よりも薄い、第二の膜厚を有する素子
分離用の第二の選択酸化膜とを具備したことを特徴とす
る半導体装置。
1. A silicon substrate, a first selective oxide film selectively provided on a surface portion of the silicon substrate for element isolation having a first thickness, and a selective oxide film on a surface of the silicon substrate. And a second selective oxide film for element isolation having a second film thickness, which is thinner than the first selective oxide film, is provided.
【請求項2】 前記第一の選択酸化膜は、前記シリコン
基板と、この基板上に設けられた多結晶シリコン膜とを
酸化して形成されることを特徴とする請求項1に記載の
半導体装置。
2. The semiconductor according to claim 1, wherein the first selective oxide film is formed by oxidizing the silicon substrate and a polycrystalline silicon film provided on the silicon substrate. apparatus.
【請求項3】 前記第一の選択酸化膜は、ロジック部の
素子分離に用いられることを特徴とする請求項1に記載
の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first selective oxide film is used for element isolation of a logic part.
【請求項4】 前記第二の選択酸化膜は、前記シリコン
基板上に設けられた多結晶シリコン膜のみを酸化して形
成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装
置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said second selective oxide film is formed by oxidizing only a polycrystalline silicon film provided on said silicon substrate.
【請求項5】 前記第二の選択酸化膜は、セル部の素子
分離に用いられることを特徴とする請求項1に記載の半
導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said second selective oxide film is used for element isolation of a cell portion.
【請求項6】 シリコン基板上にロジック部とセル部と
を混載してなる半導体装置において、 前記ロジック部の素子分離に用いられ、第一の膜厚を有
する素子分離用の第一の選択酸化膜と、 前記セル部の素子分離に用いられ、前記第一の選択酸化
膜よりも薄い、第二の膜厚を有する素子分離用の第二の
選択酸化膜とを具備したことを特徴とする半導体装置。
6. A semiconductor device comprising a logic part and a cell part mounted on a silicon substrate in a mixed manner, wherein said first selective oxidation for element isolation having a first thickness is used for element isolation of said logic part. And a second selective oxide film for element isolation having a second thickness, which is used for element isolation of the cell portion and is thinner than the first selective oxide film. Semiconductor device.
【請求項7】 前記第一の選択酸化膜は、前記シリコン
基板と、この基板上に設けられた多結晶シリコン膜とを
酸化して形成されることを特徴とする請求項6に記載の
半導体装置。
7. The semiconductor according to claim 6, wherein the first selective oxide film is formed by oxidizing the silicon substrate and a polycrystalline silicon film provided on the substrate. apparatus.
【請求項8】 前記第二の選択酸化膜は、前記シリコン
基板上に設けられた多結晶シリコン膜のみを酸化して形
成されることを特徴とする請求項6に記載の半導体装
置。
8. The semiconductor device according to claim 6, wherein said second selective oxide film is formed by oxidizing only a polycrystalline silicon film provided on said silicon substrate.
【請求項9】 シリコン基板上に熱酸化膜を形成する工
程と、 前記熱酸化膜上に多結晶シリコン膜を形成する工程と、 前記シリコン基板上に形成されるロジック部およびセル
部のうち、前記多結晶シリコン膜上の、前記ロジック部
の形成領域にのみ部分的に厚く窒化膜を形成する工程
と、 前記ロジック部の素子分離領域に対応する前記窒化膜を
選択的に除去する工程と、 前記ロジック部の素子分離領域に対応する、前記多結晶
シリコン膜を露出させた状態で選択酸化を行う工程と、 前記セル部の素子分離領域に対応する前記窒化膜を選択
的に除去し、前記多結晶シリコン膜を露出させる工程
と、 前記セル部の素子分離領域に対応する、前記多結晶シリ
コン膜のみを酸化させる条件にて選択酸化を行って、前
記ロジック部の素子分離領域に第一の膜厚を有する第一
の選択酸化膜を、また、前記セル部の素子分離領域に、
前記第一の選択酸化膜よりも薄い、第二の膜厚を有する
第二の選択酸化膜を形成する工程とからなることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
9. A step of forming a thermal oxide film on a silicon substrate, a step of forming a polycrystalline silicon film on the thermal oxide film, and a logic part and a cell part formed on the silicon substrate Forming a nitride film only partially on the polycrystalline silicon film only in the formation region of the logic portion; and selectively removing the nitride film corresponding to an element isolation region of the logic portion; A step of performing selective oxidation corresponding to an element isolation region of the logic part while exposing the polycrystalline silicon film; and selectively removing the nitride film corresponding to an element isolation region of the cell part, Exposing a polycrystalline silicon film; and performing selective oxidation under the condition of oxidizing only the polycrystalline silicon film corresponding to the element isolation region of the cell part, A first selective oxide film having one thickness, and in the element isolation region of the cell portion,
Forming a second selective oxide film having a second thickness smaller than the first selective oxide film.
【請求項10】 前記ロジック部の素子分離領域に対応
する前記窒化膜を選択的に除去した後、対応する前記シ
リコン基板の表面部にチャンネルストッパ層を形成する
工程を含むことを特徴とする請求項9に記載の半導体装
置の製造方法。
10. The method according to claim 1, further comprising: after selectively removing the nitride film corresponding to the element isolation region of the logic portion, forming a channel stopper layer on the surface of the corresponding silicon substrate. Item 10. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 9.
【請求項11】 前記セル部の素子分離領域に対応する
前記窒化膜を選択的に除去した後、対応する前記シリコ
ン基板の表面部にチャンネルストッパ層を形成する工程
を含むことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の
製造方法。
11. The method according to claim 11, further comprising the step of: after selectively removing the nitride film corresponding to the element isolation region of the cell portion, forming a channel stopper layer on the surface of the corresponding silicon substrate. Item 10. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 9.
【請求項12】 前記多結晶シリコン膜のみを酸化させ
る条件は、酸化レートを制御するものであることを特徴
とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
12. The method according to claim 9, wherein the condition for oxidizing only the polycrystalline silicon film is to control an oxidation rate.
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